JP5507772B2 - アルミ粉末の製造装置及び製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、塗料等が付着した使用済みのアルミ缶からアルミ粉末を製造する装置及び方法に関する。
従来、アルミニウム（以下「アルミ」と称する。）の省資源化及び省エネルギー化を図るために、使用済みのアルミ缶を回収して、アルミ缶に付着した塗料等を取り除き、約７００℃以上の高温でアルミ缶を溶かしてアルミ再生地金が製造されている。
また、アルミなどの溶射材料は、基材の防錆、防食などに有用であるため、アルミ再生地金を粉砕・研削して粉末化されている。
また、アルミなどの溶射材料は、基材の防錆、防食などに有用であるため、アルミ再生地金を粉砕・研削して粉末化されている。
しかしながら、アルミ缶からアルミ再生地金を製造した後、粉砕・研削して粉末化する方法では、手間や製造コストがかかるため、近年においては、塗料等が取り除かれたアルミ缶を板状細片に破砕した後、得られた板状破砕片を液体窒素ガスで冷却しながら粉砕することによりアルミ缶を粉末化する方法等が開発されている（特開２００９−２９７６８７号公報）。
本発明は、使用済みのアルミ缶に付着した塗料等を取り除くことなく、該アルミ缶からアルミ粉末を効率よく製造することが可能な新たな装置及び方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明に係るアルミ粉末製造装置及びアルミナ粉末製造方法は後述する構成を備える。より具体的には、本発明は、
(1) 塗料が付着したアルミ缶からアルミ粉末を製造する装置であって、前記アルミ缶を中心軸で回転させるアルミ缶回転手段と、回転している前記アルミ缶にラミナーフロープラズマを照射するプラズマ照射手段と、を備えることを特徴とするアルミ粉末製造装置；
(2) 前記アルミ缶にラミナーフロープラズマを照射することにより溶融され、液滴化されたアルミを冷却する冷却手段を備えることを特徴とする上記(1)に記載のアルミ粉末製造装置；
(3) 前記冷却手段は、水を噴霧して前記アルミを冷却することを特徴とする上記(2)に記載のアルミ粉末製造装置；
(4) 前記アルミ缶回転手段は、２個のアルミ缶を別個独立に中心軸で回転させることを特徴とする上記(1)〜(3)のいずれかに記載のアルミ粉末製造装置；
(5) 塗料が付着したアルミ缶からアルミ粉末を製造する方法であって、前記アルミ缶を中心軸で回転させる工程と、回転している前記アルミ缶にラミナーフロープラズマを照射する工程と、を含むことを特徴とするアルミ粉末製造方法；
(6) 前記アルミ缶にラミナーフロープラズマを照射することにより溶融され、液滴化されたアルミを冷却する工程を含むことを特徴とする上記(5)に記載のアルミ粉末製造方法；
(7) 水を噴霧して前記アルミを冷却することを特徴とする上記(6)に記載のアルミ粉末製造方法；
(8) ２個のアルミ缶を別個独立に中心軸で回転させることを特徴とする上記(5)〜(7)のいずれかに記載のアルミ粉末製造方法などである。
(1) 塗料が付着したアルミ缶からアルミ粉末を製造する装置であって、前記アルミ缶を中心軸で回転させるアルミ缶回転手段と、回転している前記アルミ缶にラミナーフロープラズマを照射するプラズマ照射手段と、を備えることを特徴とするアルミ粉末製造装置；
(2) 前記アルミ缶にラミナーフロープラズマを照射することにより溶融され、液滴化されたアルミを冷却する冷却手段を備えることを特徴とする上記(1)に記載のアルミ粉末製造装置；
(3) 前記冷却手段は、水を噴霧して前記アルミを冷却することを特徴とする上記(2)に記載のアルミ粉末製造装置；
(4) 前記アルミ缶回転手段は、２個のアルミ缶を別個独立に中心軸で回転させることを特徴とする上記(1)〜(3)のいずれかに記載のアルミ粉末製造装置；
(5) 塗料が付着したアルミ缶からアルミ粉末を製造する方法であって、前記アルミ缶を中心軸で回転させる工程と、回転している前記アルミ缶にラミナーフロープラズマを照射する工程と、を含むことを特徴とするアルミ粉末製造方法；
(6) 前記アルミ缶にラミナーフロープラズマを照射することにより溶融され、液滴化されたアルミを冷却する工程を含むことを特徴とする上記(5)に記載のアルミ粉末製造方法；
(7) 水を噴霧して前記アルミを冷却することを特徴とする上記(6)に記載のアルミ粉末製造方法；
(8) ２個のアルミ缶を別個独立に中心軸で回転させることを特徴とする上記(5)〜(7)のいずれかに記載のアルミ粉末製造方法などである。
本発明によれば、使用済みのアルミ缶に付着した塗料等を取り除くことなく、該アルミ缶からアルミ粉末を効率よく製造することが可能な新たな装置及び方法を提供することができる。
以下、本発明の好ましい実施形態につき、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態として説明するアルミ粉末製造装置１０００の概略構成を示す図である。図１に示すように、本発明に係るアルミ粉末製造装置１０００は、プラズマ照射装置１００、アルミ缶回転装置２００などを備える。
図１は、本発明の一実施形態として説明するアルミ粉末製造装置１０００の概略構成を示す図である。図１に示すように、本発明に係るアルミ粉末製造装置１０００は、プラズマ照射装置１００、アルミ缶回転装置２００などを備える。
アルミ缶回転装置２００は、塗料が付着したアルミ缶（ＡＣ）を固定し、モーター等によって中心軸でアルミ缶（ＡＣ）を回転させるものである。プラズマ照射装置１００は、アルミ缶回転装置２００において回転しているアルミ缶（ＡＣ）に、ラミナーフロー（層流）プラズマを照射するものである。プラズマ照射装置１００は、例えば、ラミナーフロープラズマフレーム（ＬＦＰ）を形成することが可能な、対向する２つのアノードトーチ１１１，１１２と、１つのカソードトーチ１２０を備えるツインアノード型プラズマ溶射装置である。
図２に、ツインアノード型プラズマ溶射装置１００の概略構成を示す。図２に示すように、ツインアノード型プラズマ溶射装置１００は、主電源１０１，１０２、対向する２つのアノードトーチ１１１，１１２、アルゴン供給管１１３，１１４、１つのカソードトーチ１２０、アルゴン供給管１３０、二次ガス供給管１４０、アクセルノズル１５０、プラズマトリミング１６０などを備える。
主電源１０１，１０２により電極１１１，１１２，１２０に電圧が印加されると、アルゴン供給管１３０から供給されたアルゴンガスと、二次ガス供給管１４０から供給された二次ガス（例えば空気、酸素ガス、窒素ガス、ヘリウムガス、二酸化炭素ガスなど）によりカソードトーチ１２０からプラズマアークが生成され、また、アルゴン供給管１１３，１１４から供給されたアルゴンガスによりアノードトーチ１１１，１１２からプラズマアークが生成される。カソードトーチ１２０から生成されたプラズマアークは、アクセルノズル１５０によって加速され、アノードトーチ１１１，１１２から生成されたプラズマアークと合流し、プラズマトリミング１６０から供給された空気によりトリミングされ、プラズマ炎が形成される。プラズマ炎は、アルゴン供給管１１３，１１４，１３０から供給されたアルゴンガス、二次ガス供給管１４０から供給された二次ガス（例えば、酸素ガスなど）等の流量を調整することで伸長され、ラミナーフロープラズマフレーム（ＬＦＰ）となる。
以上のように、本発明に係るアルミ粉末製造装置１０００は、プラズマ照射装置１００、アルミ缶回転装置２００などを備えることにより、塗料が付着したアルミ缶（ＡＣ）を中心軸で回転させ、回転しているアルミ缶（ＡＣ）の側面にラミナーフロープラズマを照射することができるようになる。従って、本発明により、使用済みのアルミ缶に付着した塗料等の不純物を予め取り除いたり、アルミ缶を切り開いたりすることなく、ラミナーフロープラズマを照射することにより、不純物を蒸発させるとともにアルミを溶融させて液滴化させることができ、純度の高い粉体化したアルミ粉末を効率よく製造することができるようになる。
なお、本実施の形態においては、ラミナーフロープラズマフレーム（ＬＦＰ）を形成することができるツインアノード型プラズマ溶射装置をプラズマ照射装置１００として用いることとしているが、ラミナーフロープラズマフレーム（ＬＦＰ）を形成することができる装置であれば他の装置、例えば、単トーチ型プラズマ溶射装置、複合トーチ型プラズマ溶射装置、ツインカソード型プラズマ溶射装置などの層流プラズマ溶射装置、層流プラズマ発生トーチを備えたプラズマ照射装置、層流プラズマガンなどの既存の装置を用いてもよい。
また、本実施の形態においては、アルミ缶回転装置２００は、塗料が付着したアルミ缶（ＡＣ）を中心軸で回転させ、アルミ缶（ＡＣ）の側面にラミナーフロープラズマを照射することとしているが、塗料が付着したアルミ缶（ＡＣ）を中心軸で回転させ、アルミ缶（ＡＣ）の側面にラミナーフロープラズマを照射するとともに、アルミ缶に対するラミナーフロープラズマの照射位置を少しずつ下方向にずらすために、アルミ缶（ＡＣ）を固定する土台を上下に動かすことができるようにすることが好ましい。なお、アルミ缶に対するラミナーフロープラズマの照射位置を上方向あるいは下方向にずらす機能は、アルミ缶回転装置２００ではなく、プラズマ照射装置１００に備えることとしてもよい。この機能は、プラズマ照射装置１００を上下に動かす制御装置を設けることにより達成できる。
また、上述においては、アルミ缶（ＡＣ）の側面にラミナーフロープラズマ（ＬＦＰ）を照射することとしているが、ラミナーフロープラズマ（ＬＦＰ）がアルミ缶（ＡＣ）の側面に接するように、ラミナーフロープラズマ（ＬＦＰ）を照射することが好ましい。また、アルミ缶（ＡＣ）は、ラミナーフロープラズマの照射方向とは逆の方向に回転するように、アルミ缶回転装置２００によって制御されていることが好ましい。これらの構成により、溶融し、液滴化したアルミを、溶融していないアルミ缶（ＡＣ）に付着させることなく、液滴化したアルミを照射位置から遠くに飛ばすことができるので、純度の高い粉体化したアルミ粉末を効率よく回収することができるようになる。
さらに、上述においては、アルミ缶回転装置２００は、１個のアルミ缶（ＡＣ）を中心軸で回転させることとしているが、２個のアルミ缶（ＡＣ）を別個独立にそれぞれの中心軸で回転させてもよい。図３に、２個のアルミ缶（ＡＣ）を別個独立に中心軸で回転するアルミ缶回転装置２００の概略構成を示す。アルミ缶回転装置２００は、モーター等を収納するケース２１０と、モーターによって回転しながら、上下に伸縮する２つの軸２２１，２２２と、２つの軸２２１，２２２の頂点にそれぞれ設けられた、アルミ缶（ＡＣ）を固定する固定具２３１，２３２などを備える。２つの軸２２１，２２２と、それぞれの頂点に設けられた固定具２３１，２３２は、アルミ缶回転装置２００の固定具２３１，２３２にアルミ缶（ＡＣ）をそれぞれ固定させ、２つのアルミ缶（ＡＣ）の間にラミナーフロープラズマを照射させた際に、２つのアルミ缶（ＡＣ）の側面にラミナーフロープラズマが接するように設置されている。また、各軸２２１，２２２は、ラミナーフロープラズマの照射方向とは逆の方向にそれぞれが回転するように制御されている（すなわち、軸２２１と軸２２２は、逆方向に回転するように制御されている。）。このような２個のアルミ缶（ＡＣ）を別個独立に中心軸で回転させるアルミ缶回転装置２００を用いることにより、アルミ缶から純度の高い粉体化したアルミ粉末をより効率よく製造することが可能となる。
本実施の形態において、上述のプラズマ照射装置１００、アルミ缶回転装置２００などを備えるアルミ粉末製造装置１０００に、塗料が付着したアルミ缶（ＡＣ）にラミナーフロープラズマ（ＬＦＰ）を照射することにより溶融され、液滴化されたアルミを冷却する冷却装置３００をさらに備えることとしてもよい。これにより、液滴化されたアルミを瞬時に冷却し、純度の高い粉体化したアルミ粉末を製造することができるようになる。
上記冷却装置３００としては、液滴化されたアルミを瞬時に冷却できるものであれば特に制限されるものではなく、例えば、飛んできた液滴化アルミを冷却するための液体（例えば水など）が注入された容器；飛んできた液滴化アルミを、冷却した雰囲気ガス（例えば空気など）中で冷却する容器；水を噴霧して液滴化されたアルミを冷却する水噴霧器；冷却された空気や不活性ガス等を吹き付けて液滴化されたアルミを冷却するガス噴霧器などを用いることができるが、液滴化したアルミをさらに細かくできるとともに、瞬時に冷却することができる、水やガスなどの噴霧器を用いることが好ましい。
さらに、上述のプラズマ照射装置１００及びアルミ缶回転装置２００を備えるアルミ粉末製造装置１０００、あるいは、上述のプラズマ照射装置１００、アルミ缶回転装置２００、上述の水やガスなどの噴霧器を備えるアルミ粉末製造装置１０００において、飛んできたアルミを回収する回収板４００、及び／又は、飛んできたアルミを回収する回収容器５００をさらに備えることとしてもよい。これにより、飛んできたアルミを効率よく回収することが可能となる。なお、上記回収板４００に飛んできたアルミを冷却するために、回収板４００の表面に液体（例えば水など）を流すようにしてもよいし、回収板４００の表面を冷却してもよい。また、上記回収容器５００に飛んできたアルミを冷却するために、回収容器５００に液体（例えば水など）を注入してもよいし、回収容器５００内の雰囲気ガス（例えば空気など）を冷却してもよい。
ＡＣ アルミ缶、ＬＦＰ ラミナーフロープラズマ、１００ プラズマ照射装置、１０１，１０２ 主電源、１１１，１１２ アノードトーチ、１１３，１１４ アルゴン供給管、１２０ カソードトーチ、１３０ アルゴン供給管、１４０ 二次ガス供給管、１５０ アクセルノズル、１６０ プラズマトリミング、２００ アルミ缶回転装置、２１０ ケース、２２１，２２２ 軸、２３１，２３２ 固定具、３００ 冷却装置、４００ 回収板、５００ 回収容器
Claims (8)
- 塗料が付着したアルミ缶からアルミ粉末を製造する装置であって、
前記アルミ缶を中心軸で回転させるアルミ缶回転手段と、
回転している前記アルミ缶にラミナーフロープラズマを照射するプラズマ照射手段と、
を備えることを特徴とするアルミ粉末製造装置。 - 前記アルミ缶にラミナーフロープラズマを照射することにより溶融され、液滴化されたアルミを冷却する冷却手段を備えることを特徴とする請求項１に記載のアルミ粉末製造装置。
- 前記冷却手段は、水を噴霧して前記アルミを冷却することを特徴とする請求項２に記載のアルミ粉末製造装置。
- 前記アルミ缶回転手段は、２個のアルミ缶を別個独立に中心軸で回転させることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のアルミ粉末製造装置。
- 塗料が付着したアルミ缶からアルミ粉末を製造する方法であって、
前記アルミ缶を中心軸で回転させる工程と、
回転している前記アルミ缶にラミナーフロープラズマを照射する工程と、
を含むことを特徴とするアルミ粉末製造方法。 - 前記アルミ缶にラミナーフロープラズマを照射することにより溶融され、液滴化されたアルミを冷却する工程を含むことを特徴とする請求項５に記載のアルミ粉末製造方法。
- 水を噴霧して前記アルミを冷却することを特徴とする請求項６に記載のアルミ粉末製造方法。
- ２個のアルミ缶を別個独立に中心軸で回転させることを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載のアルミ粉末製造方法。
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